高级食品化学(薛长湖)（第二版）

本书是在生物化学、无机化学、有机化学及食品化学等前期课程知识基础上，就食品中水分、蛋白质、糖、脂类、维生素、矿物质、酶、风味物质、次生代谢产物、有害成分等主要化学性质、食品功能性、生理功能及储运加工过程中变化等方面的新知识及研究热点进行介绍，从而使研究生了解到更系统、更先进和更科学的食品化学基础知识，为本学科其他课程的学习、创新能力及专业发展提供基础。

本书是食品科学与工程一级学科下各专业硕士研究生的必修课及非本学科来源博士生的补选课的教材。

 

第1章水分/1

1.1概述1

1.2冷冻和脱水过程中食品变化的相关基础理论2

1.2.1脱水7

1.2.2冰的结构7

1.2.3食品中水与非水成分之间的相互作用10

1.2.4水分活度与食品稳定性10

1.2.5冷冻和脱水过程中食品变化的相关基础理论12

1.2.6相平衡13

1.2.7状态图16

1.2.8结晶17

1.3冻藏过程中冰对食品稳定性的影响24

1.4玻璃化温度与食品稳定性25

1.5分子移动性、水分转移与食品稳定性27

1.5.1分子移动性与食品稳定性27

1.5.2水分转移与食品稳定性28

1.6食品中水分的研究热点30

1.6.1亚临界水提取技术30

1.6.2核磁共振技术检测食品中水分状态变化30

1.6.3等离子体活化水30

1.6.4电解水31

参考文献31

第2章蛋白质/33

2.1蛋白质及肽的营养性与功能性33

2.1.1蛋白质的营养价值评价33

2.1.2蛋白质在食品中的功能性37

2.1.3不同来源蛋白质的营养性与功能性38

2.1.4肽、活性肽以及风味肽42

2.2蛋白质在加工与贮藏中的变化48

2.2.1适度的热处理与蛋白质的营养性及安全性48

2.2.2热处理与氨基酸的化学变化49

2.2.3蛋白质交联50

2.2.4蛋白质和游离氨基酸的氧化52

2.2.5羰氨反应54

2.2.6食品中蛋白质的其他反应55

2.3蛋白质改性57

2.3.1物理改性57

2.3.2化学改性58

2.3.3酶法改性61

2.4食品蛋白质研究热点63

2.4.1人造蛋白肉技术63

2.4.2肽组学技术63

参考文献64

第3章糖/66

3.1概述66

3.1.1食品中常见的糖67

3.1.2低聚糖和多糖的功能性72

3.2抗性淀粉78

3.2.1抗性淀粉的分类和定义78

3.2.2抗性淀粉的抗性机理及其生理功能80

3.2.3抗性淀粉形成的影响因素82

3.2.4抗性淀粉的制备84

3.3甲壳素、壳聚糖及其衍生化87

3.3.1甲壳素、壳聚糖及壳寡糖概述87

3.3.2壳聚糖的化学改性89

3.3.3壳聚糖的降解91

3.4多糖的提取、分离纯化和结构分析93

3.4.1多糖的提取与分离纯化93

3.4.2多糖的结构分析96

3.5食品糖研究热点103

3.5.1糖领域的相关基础研究103

3.5.2糖食品领域的开发应用103

参考文献104

第4章脂类/107

4.1天然脂类的化学性质108

4.1.1食品中的脂肪酸108

4.1.2常用油脂的脂肪酸分布与组成109

4.1.3油脂和脂肪酸的化学反应110

4.1.4异构化反应112

4.2油脂在贮藏加工中的化学反应114

4.2.1油脂氧化机理114

4.2.2油脂的酸败和回味121

4.2.3油脂氧化程度及氧化稳定性评价122

4.3油脂中的非甘油酯成分128

4.3.1简单脂质128

4.3.2复杂脂质133

4.4油脂改性135

4.4.1油脂氢化135

4.4.2油脂分提137

4.4.3酯交换140

4.5油脂取代物143

4.5.1油脂模拟物143

4.5.2油脂替代物144

4.6油脂加工方法及加工产品146

4.6.1油脂加工方法146

4.6.2加工产品147

4.7食品脂质研究热点151

4.7.1脂肪酸营养151

4.7.2脂溶性微量伴随物151

4.7.3脂质代谢途径152

4.7.4不同类型脂肪细胞代谢途径152

参考文献152

第5章维生素/155

5.1概述155

5.1.1维生素的概念155

5.1.2维生素的特点及稳定性156

5.1.3维生素的生物利用率156

5.1.4维生素的分类157

5.2维生素在食品加工与贮藏过程中的变化158

5.2.1食品原料本身的影响158

5.2.2食品加工前预处理的影响159

5.2.3食品加工过程的影响160

5.2.4食品贮藏过程的影响161

5.3维生素的结构与功能162

5.3.1维生素A162

5.3.2维生素D163

5.3.3维生素E164

5.3.4维生素K164

5.3.5维生素B1165

5.3.6维生素B2166

5.3.7泛酸166

5.3.8维生素B5167

5.3.9维生素B6167

5.3.10维生素H168

5.3.11维生素B11168

5.3.12维生素B12169

5.3.13维生素C170

5.4食品中维生素的增补171

5.4.1维生素增补的目的171

5.4.2维生素增补的基本原则171

5.4.3粮食制品中维生素营养增补172

5.5食品维生素研究热点172

参考文献172

第6章矿物质/173

6.1概述173

6.1.1食品中微量元素的定义与分类173

6.1.2生命体中矿物质在元素周期表中的分布174

6.1.3生命体内矿物质的功能175

6.2矿物质在生物体内的分布及存在状态183

6.2.1矿物质在生物体内的分布及转化183

6.2.2金属元素在食物中的赋存状态185

6.2.3金属元素在食物中赋存状态的研究技术简介196

6.3食品中矿物质的理化性质、营养性及安全性202

6.3.1食品中矿物质的理化性质202

6.3.2食品中矿物质的营养性及重金属的有害性203

6.4食品中矿物质的含量及影响因素208

6.4.1食品原料生产对食品中矿物质含量的影响209

6.4.2加工对食品中矿物质含量的影响211

6.4.3贮藏对食品中矿物质含量的影响212

6.5加工及贮藏对食品中矿物质形态的影响212

6.5.1加工贮藏对食品中矿物质形态的改变212

6.5.2加工贮藏对食品中矿物质形态改变的影响因素213

6.6食品矿物质研究热点214

6.6.1一元与多元相结合214

6.6.2研究方向高度细化214

6.6.3多学科深度交叉更受青睐214

参考文献215

第7章酶/217

7.1概述217

7.1.1酶的概念与作为生物催化剂的特点218

7.1.2酶分子的结构与功能219

7.1.3酶学对食品科学的重要性220

7.1.4酶的稳定性223

7.2固定化酶225

7.2.1酶的固定化方法226

7.2.2固定化酶的性质228

7.2.3影响固定化酶反应动力学的因素229

7.2.4固定化酶在食品工业中的应用举例229

7.3酶的化学修饰231

7.3.1酶化学修饰的基本要求232

7.3.2酶化学修饰程度和修饰部位的测定232

7.3.3酶分子的化学修饰方法233

7.4非水相酶催化作用239

7.4.1非水相酶催化反应体系239

7.4.2非水介质中酶的结构与性质241

7.4.3有机介质中酶催化作用在食品及其相关领域中的应用244

7.5酶传感器245

7.5.1酶传感器概述246

7.5.2酶传感器在食品工业中的应用247

7.6食品酶学研究热点249

参考文献249

第8章食品风味/251

8.1概述251

8.1.1食品风味的概念251

8.1.2食品风味的分类253

8.1.3食品风味化学研究历程253

8.1.4食品风味的分析方法254

8.1.5食品风味的感官评定254

8.2食品原料中风味成分及其形成途径255

8.2.1植物性食品中风味物质及其形成途径255

8.2.2乳酸-乙醇发酵产生的风味物质263

8.2.3油脂产生的风味物质263

8.2.4动物性食品中风味物质及其形成途径264

8.3食品加工贮藏过程中产生的风味物质267

8.3.1美拉德反应产生的风味物质267

8.3.2脂质降解产生的风味物质270

8.3.3类胡萝卜素氧化降解产生的风味物质272

8.4风味物质的微胶囊化技术272

8.4.1风味物质微胶囊化的优点272

8.4.2风味物质微胶囊化的方法273

8.4.3微胶囊化风味物质的控制释放281

8.5食品风味研究热点281

参考文献282

第9章次生代谢产物/283

9.1概述283

9.1.1次生代谢的概念283

9.1.2次生代谢产物的分类和命名284

9.1.3生物合成途径284

9.1.4食品中次生代谢产物的重要性285

9.2黄酮类化合物286

9.2.1黄酮类化合物的结构与分类288

9.2.2黄酮苷291

9.2.3黄酮类化合物的性质292

9.2.4典型的黄酮类化合物293

9.3萜类化合物302

9.3.1萜类化合物的结构与分类303

9.3.2萜类化合物的一般性质303

9.3.3典型的萜类化合物303

9.3.4萜类化合物的研究进展312

9.4生物碱312

9.4.1生物碱的结构与分类313

9.4.2生物碱的一般性质314

9.4.3食品中的生物碱315

9.4.4生物碱的研究进展321

9.5含硫化合物322

9.5.1十字花科中的含硫化合物322

9.5.2蒜中含硫化合物324

9.5.3葱中含硫化合物326

9.5.4韭菜中含硫化合物327

9.5.5含硫化合物的研究进展327

9.6食品次生代谢产物研究热点329

参考文献329

第10章食品中有害成分/333

10.1食品中抗营养素334

10.1.1植酸334

10.1.2草酸336

10.1.3多酚类化合物的抗营养性338

10.1.4消化酶抑制剂339

10.2内源性有害成分343

10.2.1过敏原343

10.2.2有害糖苷类346

10.2.3有害氨基酸349

10.2.4凝集素350

10.2.5皂素353

10.2.6生物胺356

10.2.7水产食物中有害成分360

10.3食品中外源性有害成分362

10.3.1重金属元素363

10.3.2农药残留363

10.3.3二吖恶英及其类似物366

10.3.4兽药残留368

10.3.5渔药残留372

10.4加工及贮藏过程产生的有害成分372

10.4.1烧烤、油炸及烟熏等加工过程产生的有害成分372

10.4.2热作用下氨基酸的外消旋作用379

10.4.3硝酸盐、亚硝酸盐及亚硝胺380

10.4.4氯丙醇383

10.4.5容具和包装材料中的有毒有害物质384

10.5食品中有害成分研究热点385

参考文献386

第11章食品分散体系/389

11.1泡沫结构390

11.1.1食品泡沫的形成390

11.1.2泡沫的稳定性392

11.1.3泡沫流变性394

11.1.4消泡和泡沫的抑制395

11.1.5泡沫体系的研究举例395

11.2悬浮液、乳状液和悬乳浊液399

11.2.1悬浮液399

11.2.2乳状液401

11.2.3悬乳浊液405

11.3凝胶410

11.3.1凝胶的类型411

11.3.2凝胶的流变学特性411

11.3.3食品中的典型凝胶体系413

11.3.4凝胶体系研究举例——卡拉胶凝胶422

11.3.5凝胶体系研究举例——鱼糜凝胶424

11.4食品胶体研究进展428

11.4.1特定的食品应用递送体系428

11.4.2由植物基成分构建的胶体递送体系429

11.4.3多成分的胶体递送体系429

参考文献429

 

第二版前言

食品从原料生产到储运加工，涉及一系列的化学和生物化学反应，如氧化还原、非酶褐变、水解及异构等反应，这些都对食品的营养性、享受性和安全性产生重要的影响。阐明食品化学反应历程、中间产物和终产物的化学结构及其与食品的营养价值、感官质量、安全性和对人体健康的相关性，以及揭示食品中各种成分的组成、性质、结构、功能和作用机制等方面的研究成果,构成了食品化学的重要内容。高级食品化学是在食品化学等前期课程知识基础上，重点介绍食品中六大营养素主要成分、酶、风味物质、次生代谢产物、有害成分等主要化学性质、食品功能性、生理功能及储运加工过程中变化等方面的新知识、新进展及研究热点。

目前，食品类各学科硕士学位点院校均开设了高级食品化学课程，2018年8月第七届食品科学与工程学科评议组扬州会议上又明确了该课程为本学科各专业研究生的必修课，并委托中国海洋大学薛长湖教授牵头进行建设。为此，2019年3月在中国海洋大学主办召开了高级食品化学课程及教材研讨会，来自吉林大学、西北农林科技大学和福建农林大学等高校的教学一线老师们，在先期调研基础上就高级食品化学课程教学大纲及教材编写进行了充分讨论，初步确定了高级食品化学课程教学大纲及教材编写要求和人员分工。2020年5～6月本书作者们及化学工业出版社赵玉清编审就该书的初稿又进行了广泛的讨论和修改，集思广益，力求做到该书的系统性、先进性和可读性。

随着科学技术的发展、教学手段的现代化，教学内容的载体已呈现多样化，但教材（纸质及电子）目前仍是教师和学生教学用的主要资料，也是课程教学内容的具体化。本书作者均是全国食品科学与工程一级学科点从事高级食品化学教学及研究的一线教师，有着丰富的教学经验和学术造诣。本书正是他们根据多年的教学经验及研究成果，结合近期国内外的有关食品化学方面新进展和新成果，在《高级食品化学》版基础上补充修订而成。

中国海洋大学食品科学与工程学院薛长湖和汪东风教授担任主编，制定本教材编写大纲。青岛农业大学陈海华主持编写第1章,福州大学汪少芸主持编写第2章,福建农林大学庞杰主持编写第3章和第4章,安徽农业大学周裔彬主持编写第5章,中国海洋大学汪东风主持编写第6章及第11章,西北农林科技大学李巨秀主持编写第7章,中国海洋大学王玉明主持编写第8章,中国海洋大学张朝辉主持编写9章,吉林大学庄红主持编写第10章。特别感谢参与《高级食品化学》版编写的各位教授,以及中国农业大学廖小军教授、南昌大学胡晓波教授、大连工业大学吴海涛教授、中国海洋大学刘炳杰副教授、中国海洋大学和山东省研究生教育质量提升计划（SDYKC19019）对本书出版提出的宝贵建议和大力支持。全书引用了大量的参考文献，限于篇幅不能全部列出，在此一并致以真挚的谢意。

食品化学方面研究进展快、成果多，但由于作者水平及时间有限，难免存在吸收归纳不足乃至缺点，敬请读者批评指正。

薛长湖  汪东风

2020年6月26日

版前言

食品中成分相当复杂，按其来源来分可分为动、植物及微生物原料中原有的成分，在加工过程及贮藏期间新产生的成分，人为添加的成分，原料生产、加工或贮藏期间所污染的成分。食品从原料生产，经过储藏、运输、加工到产品销售，每一过程无不涉及一系列的化学和生物化学反应，这些反应不仅使原有成分发生了变化，而且还产生了各种各样的新成分，从而对食品产生各种需宜和非需宜的变化，对食品的营养性及安全性也产生重要影响。阐明食品复杂体系中各成分之间的化学反应历程、中间产物和终产物的化学结构及其与食品的营养价值、感官质量、安全性和对人体健康的相关性，揭示食品中各种物质的组成、性质、结构、功能和作用机制，寻找新的食品资源和食品原料中可再生资源的利用等构成了食品化学的重要内容。《高级食品化学》是在《生物化学》、《无机化学》及《食品化学》等前期课程知识基础上，重点介绍食品中蛋白质、脂类、碳水化合物及矿质元素等主要成分化学、食品功能性、生理功能及工艺化学等方面新的进展。为满足当前食品工业提高食品质量与安全的需要，近年来全国不少高校相继开设了食品质量与安全专业。为此，本教材根据近几年来有关食品安全性的研究，将食品中有害成分化学的内容作为一章单独介绍。

《高级食品化学》是食品科学与工程一级学科下的各专业研究生必修专业基础课之一。目前，具有食品科学与工程一级学科下各二级硕士学位点的大多数院校均开设了这门课，但尚无教材出版，主要采用的是内容详略不一的讲义。为此，2005年在青岛召开的《食品化学》国家精品课程建设研讨会上，来自江南大学、中国农业大学、西南大学及南京农业大学等高校的教学一线老师们，就编写出版《高级食品化学》一书进行了充分讨论，并委托中国海洋大学汪东风教授起草《高级食品化学》编写大纲，后经多次修改通过了编写大纲及编写人员分工。2008年7月本书作者们及化学工业出版社赵玉清副编审在中国海洋大学就该书的初稿又进行了广泛的讨论和修改，集思广益，并力求做到该书的系统性和先进性，同时也强调其可读性。该教材是此前由汪东风主编、化学工业出版社出版的普通高等教育“十一五”规划教材《食品化学》的配套教材，也是食品科学与工程一级学科下的各专业研究生教学用书。

教材主要是为教师和学生编写的教学用材料。本书作者均是全国食品科学与工程一级学科点从事食品化学教学及研究的一线教师，有着丰富的教学经验和学术造诣。本书正是他们根据多年的教学经验及研究成果，结合近期国内外的《食品化学》教材及文献编写而成的，但由于作者水平有限，难免存在缺点乃至错误，敬请读者批评指正。

中国海洋大学食品科学与工程学院汪东风教授担任全书主编，并主持编写了第6章及第7章；西南大学食品科学学院阚建全教授主持编写了第1章；江南大学食品学院杨瑞金教授主持编写了第2章及第11章，南京农业大学食品科学与技术学院曾晓雄教授主持编写了第3章和第5章；中国农业大学食品与营养工程学院的陈敏教授主持编写了第4章及第9章；江南大学食品学院张晓鸣教授编写了第8章；华南理工大学轻工与食品学院赵谋明教授编写了第10章。北京工商大学曹雁平教授及浙江大学沈生荣教授为本书编写提出了宝贵建议。中国海洋大学徐莹博士、安徽农业大学周裔彬博士、山西农业大学李泽珍博士、山东理工大学石启龙博士及烟台大学李志军博士参编了部分章节。徐莹博士协助汪东风教授对全书进行了统稿。化学工业出版社和中国海洋大学对本书的出版给予了大力支持，全书引用了大量的参考文献，在此一并致以真挚的谢意。

汪东风

2008年12月16日

于青岛八关山下